1. Fakty dotyczące fabryki Canon Utsunomiya
Fabryka obiektywów Canon Utsunomiya znajduje się około 60 mil na północ od Tokio i około 50 minut pociągiem pociskowym.
Nieskazitelnie konserwowane wewnątrz i na zewnątrz, to tutaj Canon tworzy swoje obiektywy z serii L, wykorzystując połączenie montażu ręcznego i automatycznego. Pracownicy (i goście) noszą odzież ochronną i muszą przejść przez prysznic powietrzny przed wejściem do środowiska wolnego od pyłu.
Produkcja soczewek jest tak precyzyjna, że temperatura wewnętrzna zakładu musi być regulowana z dokładnością do pół stopnia.
2. Soczewki są projektowane w programie CAD
Soczewki są projektowane przy użyciu oprogramowania do projektowania wspomaganego komputerowo (CAD), które może uwzględniać fizyczne i optyczne właściwości używanych okularów i przewidywać końcowe działanie soczewki z dużą dokładnością, a nawet różnice między próbkami między soczewkami.
3. Dlaczego szkło jest dobre do soczewek
Szkło jest (dosłownie) trudne w obróbce, ale nadal jest najlepszym materiałem do produkcji soczewek. Dzieje się tak, ponieważ jest przezroczysty dla długości fal światła widzialnego i stosunkowo łatwy do kształtowania, a także jest stabilny termicznie i chemicznie - ale jego właściwości oznaczają, że nie można po prostu uformować go w pożądany kształt.
Każdy szklany element soczewki musi zostać oszlifowany, wygładzony i wypolerowany do wymaganego precyzyjnego profilu. Zwykle jest to proces sześciostopniowy, obejmujący:
- Szlifowanie półfabrykatu szklanego w celu usunięcia nadmiernej grubości
- Wygładzanie w celu zmniejszenia pęknięć
- Centrowanie lub szlifowanie krawędzi soczewki, aby upewnić się, że jest wyśrodkowany optycznie
- Zgrubne polerowanie, aby jeszcze bardziej zredukować drobne pęknięcia powierzchni
- Dokładne polerowanie do ostatecznego nadania kształtu
- Końcowe polerowanie w celu precyzyjnego dostrojenia powierzchni
Dopiero w tym momencie soczewka jest gotowa do inspekcji.
4. Istnieje więcej niż jeden rodzaj szkła!
Szkło wykonane jest z tlenków metali i innych materiałów ułożonych w nieregularny wzór. Materiał o regularnym układzie cząstek nazywany jest kryształem. Materiał, który znajduje się gdzieś pomiędzy, nazywa się amorficzny.
Tlenki metali w szkle mogą zawierać dwutlenek krzemu (krzem jest „metaloidem”), tlenek wapnia (technicznie rzecz biorąc, wapń jest rzeczywiście metalem), tlenek ołowiu i dwutlenek tytanu. Każde szkło ma inne właściwości i zalety, które projektant soczewek musi wziąć pod uwagę i wykorzystać.
5. Rozproszenie i jak sobie z nim radzić
Całe szkło tworzy efekt pryzmatu, gdy przechodzi przez nie światło, a projektanci optycy nazywają to rozproszeniem.
Różne materiały szklane wytwarzają różne poziomy dyspersji, które mierzy się za pomocą tak zwanej liczby Abbego. (Ernst Abbe (1840-1905) był wybitnym niemieckim fizykiem i optykiem, a także byłym współwłaścicielem ZEISS i uważany jest za pioniera nowoczesnej nauki optycznej).
Ten efekt dyspersji powoduje, że różne długości fal światła (które odpowiadają różnym kolorom) skupiają się w różnych punktach, powodując zmiękczenie i kolorowe prążki, więc wiele wysiłku projektowego wymaga skorygowania aberracji chromatycznej za pomocą jednego elementu soczewki, aby przeciwdziałać rozproszenie innego. Dlatego drogie elementy soczewek o „niskiej dyspersji” są kluczowym punktem sprzedaży soczewek premium.
6. Soczewki sferyczne a asferyczne
Większość elementów obiektywu w obiektywie aparatu jest sferyczna, co oznacza, że ich kształt jest zgodny z krzywizną kuli. Może to być bardzo duża kula dla stosunkowo płaskiego elementu soczewki lub mała kula dla silnie zakrzywionego, ale mimo wszystko jest to kula.
Czasami jednak konstrukcja optyczna wymaga bardziej złożonego niesferycznego elementu soczewki. Tak zwane soczewki asferyczne są niezwykle trudne i kosztowne w produkcji przy użyciu tradycyjnych technik szlifowania i polerowania, ale Canon posiada własne maszyny do formowania szkła w swoim zakładzie w Utsunomiya, które wytwarzają je ze stopionych kęsów szklanych.
Forma musi być zaprojektowana z niezwykle wysoką precyzją i musi uwzględniać dokładne zmiany wymiarów, które będą miały miejsce podczas stygnięcia szkła.
7. Pan Saito the Takumi, czyli „rzemieślnik”
Jak można się spodziewać, większość obróbki soczewek odbywa się za pomocą zautomatyzowanych maszyn, ale w centrum tego procesu znajduje się Takumi, czyli doświadczony rzemieślnik, który bierze projekt soczewki z deski kreślarskiej i pomaga stworzyć fizyczny produkt.
Takumi z firmy Canon, pan Saito, ma doświadczenie, umiejętności, a nawet przeczuwa, że zautomatyzowane maszyny nie mogą jeszcze dorównać. „Kiedy soczewka dotyka diamentowej płytki, wiem, jaki powinien wydawać dźwięk, więc kiedy jest lekko zgaszona, będę w stanie wykryć ją słuchem” - wyjaśnia.
Pan Saito nie tylko wykonuje soczewki ręcznie, ale wykorzystuje swoje doświadczenie do szkolenia zautomatyzowanych maszyn w celu odtworzenia tolerancji i dokładności wymaganych przez projektantów. Pan Saito jest jedynym Takumi w fabryce Utsunomiya i po czterech latach przechodzi na emeryturę, ale pomaga szkolić swojego zastępcę (uff).
